火力发电厂建构筑物荷载特点及地基处理培训
火力发电厂建构筑物荷载特点火力发电厂建构筑物荷载特点 及地基处理及地基处理 设计管理部 2015年06月10日 主讲 刘振勇 诚信 责任 创新 奉献 前 言 S 随着电力建设的发展 发电机组的大容量 高参数设计得到重视 600MW甚至 1000MW机组由于其高效率 低煤耗越来越受到各大发电公司的青睐 对于厂区各类建 构筑物来说 设计荷载随之增大 加大了基础设计的难度 很多厂址地质条件一般 需要进行处理后方能满足火电厂建构筑物的地基承载要求 另一方面 由于我国各地 区地质特点千差万别 合理的选用地基处理方式 降低造价 提高安全性能 已成为 工程建设部门着重考虑的一项内容 本次讲座针对火电厂的建构筑物荷载特点及地基 承载力需求 以及对应各类土质的特点以及如何选取合理的地基处理方式进行介绍 诚信 责任 创新 奉献 目目 录录 1地基与基础设计概述 2火力发电厂基础荷载特点 3天然地基 4地基土类型 不良地质条件 5地基处理 6桩基 诚信 责任 创新 奉献 案例分析 山东华能如意巴基斯坦萨希瓦尔2X660MW燃煤电站 诚信 责任 创新 奉献 拟建场地位于巴基斯坦旁遮普省Ravi河与Sutlij河之间的 河间平原 地势平坦开阔 场地地貌成因类型为冲洪积平原 地貌类型为平地 场地内分布有人工灌溉水渠 本次勘测 期间 场地地面高程为173 20 174 55m 拟建场地内的 层粉土 稍密 承载力特征值110kPa 该层在场地内普遍分布 层厚变化较大 层厚2 00 6 50m 层底埋深2 00 6 50m 平均厚度约为3 50m 层粉土 稍密 中密 承载力特征值140kPa 该层 在场地内普遍分布 层厚变化较大 一般为1 50 7 50m 层 底埋深5 00 12 00m 平均厚度约为4m 1粉细砂 浅灰 深灰色 棕灰色 很湿 饱和 稍 密 该层仅出露于125 131 钻孔中 最大揭露厚度2 50m 2粉质粘土 浅灰 棕黄色 很湿 饱和 可塑状态 该层仅出露于136 143 148 钻孔中 最大揭露厚度 2 00m 层粉细砂 中密 密实 承载力特征值180kPa 该 层在场地内普遍分布 层厚变化较大 一般为1 45 12 50m 层底埋深8 00 21 00m 平均厚度约为5 00m 层粉细砂 密实 承载力特征值220kPa 该层在场 地内普遍分布 层厚变化很大 最大揭露厚度22 45m 平均 厚度约为11m 层粉细砂 密实 该层层位较稳定 厚度一般大于 5m 按物性 指标确定 按标准贯 入试验指 标确定 按载荷试 验确定 推荐值 粉土184126 1106110 粉土175202 5150140 1粉细砂 153 6 140 2粉质粘土 107 0 110 粉细砂 187 9200180 粉细砂 217 8 220 1粉质粘土 300 3 220 地基土 岩 承载力特征值fak综合分析表 单位 kPa 厂区地质情况 诚信 责任 创新 奉献 拟建场地建筑场地类别为 类 场地土类型为中软土 中硬土 厂址50年超越概率10 的地面峰值加速度为0 12g 相应的厂址区域抗震设防烈度为 度 地基土地震液化评价 本次勘测6个钻孔均属不液化孔 综合分析 场地土液化等级可按不液化考虑 地震动参数 诚信 责任 创新 奉献 诚信 责任 创新 奉献 诚信 责任 创新 奉献 方案比选 地基处理方案桩基础 800直径 碎石振冲桩级配碎石换填 处理范围动力岛及冷却塔同左同左 承载力3000kn200 300kpa450 600kpa 工程量约3700根约12万方约27 5万方 施工时间8 12个月6 8个月3 5个月 造价17000万元8000万元9000万元 技术特点降水工程量少降水工程量少施工工期短 当地工程经验丰富当地无施工经验造价低 受力明确原材料需求量大 初设原则审查专家提出天然深基础方案 通过讨论后否 决 诚信 责任 创新 奉献 方案选定的支持性计算 层粉细砂地基承载力特征值修正 fa fak b b 3 d m d 0 5 180 3 8 10 0 5 408kn 层粉细砂软弱下卧层验算按下式计算 pz pcz faz 5 1 1 2 式中 按常年最高地下水位0 0m计算 250 8 5 10 335kPa 408kPa 根据以上估算结果 5m换填厚度满足上部荷载及下部土层对地基承 载力的要求 注意 本工程无液化现象 故不必进行地震作用下地基承载力的液 化折减及处理 根据施工图阶段地质报告 上述地基处理方式符合本工程要求 诚信 责任 创新 奉献 合理的基础及地基处理选型的重要性 降低造价 提高经济性指标 减少施工难度 提高可靠性 减少地基处理时间 保证总体工期 基础及地基处理选型要重点考虑的问题 底层分布 底层承载力 地基处理可行性 地震动参数及抗震要求 上部结构及荷载的特点 施工图阶段的进一步优化 换填厚度与基础埋置深度的进一步平衡优化 诚信 责任 创新 奉献 一 地基与基础设计概述 1 基础及地基设计所遵循的设计规范 规程 岩土工程勘察规范 GB 50021 2001 火力发电厂岩土工程勘测技术规程 DL T 5074 2006 建筑地基基础设计规范 GB 50007 2011 建筑桩基技术规范 JGJ 94 2008 建筑地基处理技术规范 JGJ 79 2012 电力工程地基处理技术规程 DL T 5024 2005 建筑基桩检测技术规范 JGJ 106 2014 湿陷性黄土地区建筑规范 GB50025 2004 膨胀土地区建筑技术规范 GB112 87 其他 诚信 责任 创新 奉献 2 为什么要进行基础及地基处理选型研究 在火力发电厂建筑结构设计中 贯彻执行国家的技术经济政策 做到安全适用 技术先进 经济合理 确保质量 火力发电厂土建结构设计技术规程 总则 1 0 1条 地基处理费用的经验数据 表中相关数据取自 火电工程限额设计参考造价指标 2013 机组容量2 300MW2 660MW2 1000MW 容量造价 新建 439433673334 总价 亿元 26 36 44 44 66 68 容量造价 扩建 366228563076 总价 亿元 21 97 37 70 61 52 建筑费用比例 23 99 23 76 20 77 建筑费用 新建 6 32 10 56 13 85 建筑费用 扩建 5 27 8 96 12 78 地基处理费用 万元 综合 万元 3000 50007000 1000010000 13000 诚信 责任 创新 奉献 3 基础及地基设计的基本概念 地基 ground foundation soils 支撑基础的土体或岩体 基础 foundation 将结构所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分 承载力特征值 characteristic value of subsoil bearing capacity 注意 fak 是未经过宽度 深度修正的原始值 地基变形允许值 allowable subsoil deformation 地基处理 ground treatment ground improvement 为提高地基承载力 或改善其变形性质或渗透性质而采取的工程措施 桩基础 pile foundation 由设置于岩土中的桩和连接于桩顶端的承台组成的基础 灌注桩 预制桩 PHC管桩 方桩 竹节桩 树根桩等 复合地基 composite ground composite foundation 部分土体被增强或置换 而形成的由地基土和增强体共同承担荷载的人工地基 CFG 诚信 责任 创新 奉献 4 基础及地基设计的原则 建筑地基基础设计规范 3 0 2条 根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响长度 地基基础设计应符合下列规定 1 所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定 2 设计等级为甲级 乙级的建筑物 均应按照地基变形设计 3 设计等级为丙级的建筑物有下列情况之一时 应做变形验算 1 地基承载力特征值小于130kpa 且体型复杂的建筑 2 在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大 可能引起地基产生过大的不均匀沉降时 3 软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时 4 相邻建筑距离近 可能发生倾斜时 5 地基内有厚度较大或厚薄不均的填土 其自重固结未完成时 比萨斜塔基础底面倾斜值 经计算为0 093 即9 3 我国国 家标准 建筑地基基础设计规范 GB5007中规定 高耸结 构基础的倾斜 当建筑物高度Hg为 50m Hg 100m时 其 允许值为0 005 即0 5 比萨斜塔基础实际倾斜值已等于 我国国家标准允许值的18倍 诚信 责任 创新 奉献 5 基础及地基设计的方法 5 1 地基设计中采用的荷载组合取值 上部结构构件的承载力采用荷载的基本组合进行计算 基础承载力设计采用荷载的标准组合进行计算 荷载的折减 基础沉降采用荷载的准永久组合进行计算 5 2 地基承载力的深度 宽度修正问题 建筑地基基础设计规范 GB 50007 2001 5 2 4 当基础宽度大于3m或埋置深度大于0 5m时 从荷载试验或其他原位测试 经验值等方法确定 的地基承载力特征值 尚应按下式修正 fa fak b b 3 d m d 0 5 5 2 4 fa 修正后的地基承载力特征值 fak 地基承载力特征值 b d 基础宽度和埋置深度的地基承载力修正系数 按照基底下土的类别查表5 2 4取值 基础地面以下土的重度 地下水位以下取浮重度 m 基础地面以上土的加权平均重度 位于地下水位以下的土层取有效重度 b 基础底面宽度 d 基础埋置深度 宜自室外地面标高算起 诚信 责任 创新 奉献 土的类别 b d 淤泥和淤泥质土01 0 人工填土 e或IL大于等于0 85的黏性土01 0 红黏土含水比 w 0 8 含水比 w 0 8 0 0 15 1 2 1 4 大面积压 实填土 压实 系数大于0 95 黏粒含量 c 10 的粉土 最大干密度大于2100kg m3的级配砂石 0 0 1 5 2 0 粉土黏粒含量 c 10 的粉土 黏粒含量 c 10 的粉土 0 3 0 5 1 5 2 0 E及IL均小于0 85的黏性土 粉砂 细砂 不包括很湿与饱和时的稍密状态 中砂 粗砂 砾砂和碎石土 0 3 2 0 3 0 1 6 3 0 4 4 表5 2 4 承载力修正系数 e 孔隙比 Il 液性指数 注 1 强风化和全风化的岩石 可参照所风化成的相应土类取值 其他状态下 的岩石不修正 2 地基承载力特征值按照本规范附录D深层平板载荷试验确定时 d取0 3 含水比是指土的天然含水量与液限的比值 4 大面积压实填土是指填土范围大于两倍基础宽度的填土 诚信 责任 创新 奉献 5 3 承载力计算 建筑地基基础设计规范 5 2 1 基础底面的压力 应符合下列规定 1 当轴心荷载作用时 pk fa pk 相应于作用的标准组合时 基础底面处的平均压力值 2 当偏心荷载作用时 pkmax 1 2fa pkmax 相应于作用的标准组合时 基础地面边缘的最大压力值 建筑地基基础设计规范 5 2 2 基础底面的压力 可按照下列公式确定 1 当轴心荷载作用时 pk Fk Gk A Fk 相应于作用的标准组合时 上部结构传至基础顶面的竖向力值 Gk 基础自重和基础上的土重 2 当偏心作用时 Pkmax Fk Gk A Mk W Mk 相应于作用的标准组合时 作用于基础底面的力矩 pkmin Fk Gk A Mk W W 基础地面的抵抗矩 诚信 责任 创新 奉献 5 4 变形计算 5 3 1 地基变形计算采用分层总和法进行计算 应合理的选取压缩模量 尤其是对于烟囱桩 基方案 应选取高应力状态下土体的压缩模量 5 3 2 地基变形特征可分为沉降量 沉降差 倾斜 局部倾斜 注意各类建构筑物的沉降要 求及特点 沉降量 主厂房基础 锅炉基础 其他主要建构 筑物 沉降差 主厂房各部 汽轮发电机基 座底板 锅炉基础 倾斜 烟囱 灰库 吸收塔基础 出线架构 局部倾
